KR910003220B1 - 케이블상 발열체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

케이블상 발열체의 제조방법

제1도는 본 발명인 케이블상 발열체의 제조공정과정을 개략적으로 나타낸 공정도.

제2도는 본 발명인 케이블상 발열체의 완성품을 나타낸 일부절결사시도.

제3도의 3a도, 3b도는 본 발명인 케이블상 발열체의 형태를 변형한 상태를 도시한 실시예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 혼합기 2 : 1차 압출기

3 : 발열매체 5 : 동선

6, 10 : 성형로울러 7', 12' : 냉각수조

8 : 외피 9 : 2차 압출기

11 : 케이블상 발열체 13 : 인출로울러

본 발명은 케이블상 발열체의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 주원료인 도전성 흑연 분말과 열안정제(D.O.P) 및 이들을 상호 결합시켜 주기 위한 결합제역할을 폴리에스테르를 적정비율로 혼합하여 발열매체를 형성하고, 발열매체상에 동선을 매입하여 통전되도록 하며, 발열매체외측에 방수용외피를 피복하여 형성함으로서, 통전시 발열매체의 발열온도가 전체적으로 균일하게 유지토록 하면서 반영구적으로 사용할 수 있도록 함은 물론, 고 시공인 매우 용이하여 여러방면에서 효과적으로 사용할 수 있도록 한 케이블상 발열체의 제조방법에 관한 것이다.

종래에 공지되어 있던 각종 발열체를 살펴보면, 도전성 카본블랙(CARBON BLACK)과 결정성 고분자 수지조성물을 혼합하여 평면상으로 사출성형하던가 또는 기판상에 함침시켜서 필림상의 발열체를 형성함으로서 전기가 통전됨에 따라 저항체소자가 발열되도록 하여 저온용의 면상발열체로서 사용하도록 된 것이 있으나, 면상전면에 성형된 카본블랙의 저항치가 균일하게 분포되지 못하여 각 부분의 발열온도가 불안정하게 되었던바, 예를 들면 면상발열체의 두께는 일정하지만 저항치가 달라 발열상태가 고르지 못하게 되는데, 그에 따라 같은 면상이라 할지라도 발열온도가 높은 부위와 낮은 부위가 형성되게 되는 폐단이 발생되고 또한 발열온도가 낮은 부위보다 높은 부위의 발열체가 먼저 노후되게 됨으로서 그 수명을 단축시키게 되는 문제점이 있었다.

도전성을 경사로서 짜넣고 도전성부지를 침투시킨 실형태의 발열체를 위사로 짜서 제조한 것과 포(布)전체에 카본블랙등을 포함한 도전성수지를 코팅하므로서 발열체를 제조하여 도전성과 실형태의 발연체를 이용하도록 한 포상발열체는 도전성과 실형태의 발열체가 상호 접속되는 전기접속상태가 불완전하게 되면, 발열체자치가 실형태로서 형성되어 있기 때문에 쉽게 단전되거나 단선될 위험이 따르게 되고, 발열체의 발열량을 높이기 위해서는 실형태의 발열체직경을 크게 형성하거나 다량으로 사용하여 포상발열체를 제조해야만 했으므로 제조상의 어려움이 따랐던 폐단이 있었음은 물론 발열체가 쉽게 단선 또는 단절되는 문제점으로 인해 그 사용용도가 일부분으로 제한되게 되는 등의 문제점이 있었다.

이외에도 여러가지의 면상이나 포상발열체가 공지되어 있는바, 이와 같은 것들 또한 모두가 전술된 문제점의 범위를 벗어나지 못하여 그 적용범위나 용도가 극히 제한되게 됨으로서 사용효과를 반감시켰으며, 사용기간 또한 단기간에 불과하여 비경제적이었던 등 여러가지 문제점이 있으나, 이를 대처할 만한 발열체가 개발되지 못하고 있는 실정이었다.

본 발명은 이와 같은 제반문제점을 감안하여 안출된 것으로써, 주원료인 도전성흑연분말과 열안정제(D.O.P) 및 이들을 결합시켜주기 위한 결정성 고분자수지인 폴리에스테르를 적절 비율로서 혼합한 후 적정온도로 가열용해시켜 혼합함으로서 도전성흑연분말과 열안정제간 균일하게 분포되도록 하고, 압출기로서 적정형상으로 성형하여 발열매체를 형성하는 한편, 그 발열매체상에는 2상 또는 3상의 동선을 매입함으로서 동선상에 전기가 통전되면 발열매체가 적정온도로서 발열되도록 하며, 발열매체외부에는 방수 및 보호를 위한 외피를 피복하여 케이블상의 발열체를 제조함으로서 난방의 효과를 얻고자 하는 여러분야에 이용할 수 있도록 한 것으로, 종래와 같이 포상 또는 면상발열체를 사용할 때 대두되어오던 제반문제점을 해결하여 발열체의 어느부위에서나 발열온도가 항시 균등하도록 하면서 장기간에 걸쳐 사용하여도 그 발열기능이 저하되지 않도록 하여 반영구적으로 사용할 수 있도록 함으로서 경제성을 높이고 그 설치방법이 매우 간편하여 다방면에 걸쳐 용이하게 설치사용할 수 있도록 하므로서 사용범위 및 효과를 극대화하여 실용성을 높인 케이블상 발열체를 제공하고자 하는데 목적이 있는 것으로, 그 제조방법을 첨부도면에 의거하여 그 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1공정은, 열안정제 2-5중량부, 도전성흑연분말 20-30중량부, 결정성고분자수지인 폴리에스테르 65-75중량부의 조성비율로서 혼합기(1)내에 투입하여 적절히 혼합하는 공정이다.

제2공정은, 상기 혼합기(1)내에서 적절히 혼합된 혼합물을 1차 압출기(2)로 이송시켜 준비예열공정(2-1), 용해공정(2-2), 혼합공정(2-3), 동선삽입공정(2-4), 설형공정(2-5)의 각 공정을 순차적으로 거치면서 발열매체(3)를 형성하게 된다.

이와 같은 제2공정에 있어서, 상기 용해공정(2-2)은 적정용해수단인 용해로상에 혼합물이 투입되기 직전에 약 200℃정도의 준비예열공정(2-1)을 거친 후 투입되도록 함으로서, 용해로상에 투입되는 혼합물이 균등하게 용해되도록 하는 한편, 그 용해로의 온도는 약 220℃로서 유지되도록 하고, 이와 같은 공정에서 혼합물중의 결정성고분자수지인 폴리에스테르가 완전히 용해되면서 흑연분말과 열안정제가 액상의 폴리에스테르상에 분포되면서 상호 혼합되게 된다.

이와 같이 흑연분말 및 열안정제가 폴리에스테르상에 분포된 상태로 상호 혼합되게 되면 혼합공정(2-3)에서의 적정교반수단으로서 일정시간 교반시켜 용해상태의 폴리에스테르상에 열안정제와 흑연분말이 균등하게 분포되면서 혼합되도록 한다.

상기 혼합공정(2-3)에서 적절하게 혼합된 혼합물은 일정시간이 경과함이 따라 서서히 겔(GEL)상태로 변화하게 되는데, 이때 혼합물의 자체온도가 약 200℃로 내려가게 되면 다시말해, 준비예열공정(2-1)에서의 온도를 유지하게되면 동선삽입공정 (2-4)에서 2상 또는 3상의 동선(5)이 매입됨과 동시에 성형공정(2-5)에서의 성형수단인 성형로울러(6)에 의해 압출되면서 적정형상의 발열매체(3)가 형성되어 1차 압출기(2)에서의 모든 공정을 종료하게 된다.

이때, 동선삽입공정(2-4)에서의 동선매입은 얻고자하는 발열매체(3)의 발열온도에 따라 2상 또는 3상의 동선(5)을 매입하게 되는데, 제3b도에서 도시된 바와 같이 2상의 동선(5)을 복수 또는 그 이상으로 매입함으로서 높은 발열온도를 얻을 수 있게 된다.

1차 압출기(2)의 각 공정을 순차적으로 거치면서 형성되는 동선(5)이 매입된 겔상태의 발열매체(3)가 성형로울러(6)에 의해 적정형상으로 압출성형되는 제2공정후에는 냉각공정(7)의 냉각수조(7')를 거치면서 적절히 냉각되어 일정형상의 발열매체(3)가 형성되는 제3공정을 거치게 된다.

이와 같은 각각의 공정을 순차적으로 거치면서 형성된 발열매체(3)는 제4공정으로 이송되게 된다. 이는 외부로부터의 보호 및 방수를 위해 합성수지재의 외피(8)를 피복하고자 2차 압출기(9)로 이송시키고 다시 2차 압출기(9)로 이송된 발열매체(3)는외피 피복공정(9-2) 성형공정(9-3)을 순차적으로 거치면서 외피(8)를 피복하게 되는 공정이다. 이때의 외피(8)재료는 제4공정으로 이루어지는 외피용해공정(9-1)의 적정용해수단인 용해로상에서 용해되어 있는 상태에서 외피피복공정(9-2)으로 공급되게 되는 한편, 외피용해공정(9-1)의 용해로 온도는 약 200℃로서 유지되도록 한다.

외피복공정(9-2)을 거치면서 외피(8)가 피복된 발열매체(3)는 성형공정(9-3)의 성형수단인 성형로울러(10)에 의해 압출되면서 적정형상의 케이블상 발열체(11)가 형성되어 2차압출기(9)로 이루어지는 제4공정이 종료되게 된다.

상기한 제4공정을 순차적으로 거치면서 형성된 케이블상 발열체(11)는 냉각공정(12)의 냉각수조(12')를 거치면서 완전히 고형화되는 제5공정과 다음의 제6공정인 인출공정(13)의 인출로울러(13')에 의해 인출되면서 적정권취구상에 권취되는 권취공정(14)으로 이루어지는 제7공정을 거쳐 케이블상 발열체(11)가 완성되게 된다.

한편, 상기한 각각의 제조공정과정을 거쳐 완성되는 케이블상 발열체(11)는 제 3도의 제3a도, 제3b도에서 도시된 바와 같이 적용대상에 따라 요구되는 적정형상으로서 변형하여 형성할 수 있는 바, 그 범위는 한정되지 않는다.

이와 같은 본 발명의 케이블상 발열체는 그 제조방법에 있어서 종래의 면상 또는 포상발열체와 같은 복잡한 제조방법을 탈피하여 간단하게 제조할 수 있는 것으로서, 발열매체(3)상에 매입된 2상 또는 3상의 동선(5)상에 전원을 연결하여 통전시키게 되면, 결정성고분자 수지인 폴리에스테르상에서 균일분포된 상태의 흑연분말이 저항체소자로서 발열되게 되면서 적정온도로서 발열되어 그 열량을 일반가정이나 기숙사, 공장, 사무실 등등의 납방에 이용할 수 있음은 물론, 신경통증의 질환치료를 위한 찜질기구등 각종의 의료기구에도 적용할 수 있고, 도로밑의 지층에 적정량을 매설하여 동절기의 빙판길을 녹이는데도 사용할 수 있으며, 비닐하우스의 밭지층상에 매설하여 사용함으로서 동절기의 농작물 경작에도 이용할 수 있고, 그외에도 각종 동물사육용이나 화학장치용 및 수도관의 동파나 동결방지용으로도 적절히 적용하여 사용할 수 있는 등 그 용도는 매우 다양하여 광범위한 여러분야에 걸쳐 사용할 수 있고, 그 설치방법 또한 본 발명의 발열체가 케이블상으로 형성되어 있어 별도의 설치수단이 필요없이 적정필요량 만큼만 적용부위에 설치하고 전원을 연결하여 사용할 수 있도록 함으로서, 어느곳에서나 간편하게 설치하여 사용할 수 있겠다.

또한 종래와 같은 면상이나 포상 발열체와 같이 쉽게 단절되거나 단선될 염려가 없어 반영구적으로 사용할 수 있게 되는 한편, 사용시의 전기소모량 또한 니트롬선등을 이용한 타발열기기의 전기소모량에 비해 현격하게 절감되도록 하였고, 발열체 자체온도가 약 60℃이상이 되게되면 통전되지 않게되는 자체특성을 가지고 있어 이상 발열현상이 방지되도록 하였으며, 그에 따라 화재의 염려를 배제하는 동시에, 그 밖에도 실내 의 공기오염이나 감전의 염려가 없이 안심하고 사용할 수 있는 등의 많은 부가효과가 있어 경제성과 실용성을 극대화시킨 유익한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 열안정제 2-5중량부, 흑연분말 20-30중량부, 폴리에스테르 65-75중량부의 혼합비로서 혼합기(1)에 투입하여 혼합하는 제1공정과, 상기 제1공정에서 혼합된 혼합물이 1차 압출기(2)에서 가열온도 200℃의 준비예열공정(2-1), 가열온도 220℃의 용해공정(2-2), 가열온도 220℃의 혼합공정(2-3), 가열온도 200℃의 동선삽입공정 (2-4), 가열온도 300℃의 성형공정(2-5)을 순차적으로 거쳐 발열매체(3)을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정에서 형성된 발열매체(3)를 냉각공정(7)을 거쳐 냉각시키는 제3공정과, 상기 제3공정에서 냉각된 발열매체(3)가 2차 압출기(9)에서 외피피복공정(9-2), 성형공정(9-3)을 순차적으로 거치면서 외피(8)가 피복된 케이블상 발열체(11)를 성형하되 외피재료는 외피용해공정(9-1)에서 외피피복공정(9-2)으로 공급되도록 하는 제4공정과, 상기 제4공정에서 피복형성된 케이블상발열체(11)를 냉각공정(12)의 냉각수조(12')를 거치면서 고형화하는 제5공정을 거쳐 인출공정(13)의 인출로울러(13')에 의해 인출되면서 적정권취구상에 권취되는 권취공정(14)인 제7공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 케이블상 발열체의 제조방법.

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